Wykorzystanie krótkotrwałych stanów przejściowych w sieciach wodociągowych do wykrywania wycieków wody

Miszta-Kruk, K.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Wykorzystanie krótkotrwałych stanów przejściowych w sieciach wodociągowych do wykrywania wycieków wody

Autorzy

Miszta-Kruk K.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Employment of the inverse transient analysis to leakage detection in water distribution networks

Języki publikacji

Abstrakty

Wycieki wody z sieci dystrybucyjnej są znaczącym problem przedsiębiorstw wodociągowych. Analiza tego zjawiska jest trudna, ponieważ wycieki wody są najczęściej skutkiem losowo występujących uszkodzeń przewodów. W pracy przedstawiono metody wykrywania wycieków w przewodach na podstawie analizy krótkotrwałych stanów przejściowych występujących w sieciach wodociągowych. Analiza ta należy do rodziny metod ITA (inverse transient analysis) i wymaga wygenerowania krótkotrwałych stanów – zazwyczaj ciśnienia i/lub przepływu – o dopuszczalnej wartości i ich opomiarowania w odpowiednich miejscach sieci wodociągowej. Istotną cechą metod krótkotrwałych zdarzeń jest to, że wywołują one duże zmiany w pomiarach ciśnienia w krótkim czasie. Podstawowym czynnikiem wykrywania nieszczelności jest dokładna kalibracja nieustalonych zdarzeń i określenie odpowiednich warunków brzegowych. Na podstawie zebranych danych dotyczących ciśnienia w sieci można obserwować występowanie przemijających zdarzeń i minimalizować różnice między parametrami obserwowanymi i obliczonymi. Metody ITA zostały przetestowane i sprawdzone głównie w warunkach laboratoryjnych. Na podstawie przedstawionej w pracy analizy podano praktyczne możliwości i trudności w stosowaniu tych metod w rzeczywistych systemach wodociągowych.

Leakage from water pipe networks is a significant problem for water distribution companies. An analysis of those events is quite difficult because leakages result mostly from randomly occurring damages. In this paper, methods of leakage detection in water pipes are presented on the basis of analysis of short-lived transient states in water pipe networks. This analysis belongs to the family of Inverse Transient Analysis (ITA) methods and requires generation of short-lived states of acceptable values, mainly of pressure and/or flow, and their measurement at suitable points of the network. An important feature of methods aimed at short-lived events is provocation of significant changes in pressure measurements within a short period of time. A key factor in leak detection is precise calibration of transient events and determination of adequate boundary conditions. By using the collected pressure data it is possible to observe the occurrences of transient events and to minimize the difference between the observed and the calculated parameters. The ITA methods were tested and verified mainly in laboratory conditions. Major practical issues and difficulties in applying those methods in the actual water supply systems are discussed on the basis of the presented analysis.

Słowa kluczowe

sieć wodociągowa straty wody modelowanie symulacja

water distribution network water losses modeling simulation

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2016

Tom

Vol. 38, nr 1

Strony

39--43

Opis fizyczny

Bibliogr. 24 poz., rys.

Twórcy

autor

Miszta-Kruk K.

katarzyna_miszta-kruk@is.pw.edu.pl

Politechnika Warszawska, Wydział Instalacji Budowlanych, Hydrotechniki i Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

Bibliografia

1. Z.Y. WU, M. FARLEY: Water Loss Reduction. Bentley Institute Press, Exton (PA, USA) 2013
2. H.E. MUTIKANGA, S.K. SHARMA, K. VAIRAVAMOORTHY: Methods and tools for managing losses In Water distribution systems. Journal of Water Resources Planning and Management 2013, Vol. 139, No. 2, pp. 166–174.
3. R.S. PUDAR, J.A. LIGGETT: Leaks in pipe networks. Journal of Hydraulic Engineering 1992, Vol. 118, No. 7, pp. 1031–1046.
4. G.A. NASH, B. KARNEY: Efficient inverse transient analysis in series pipe systems. Journal of Hydraulic Engineering 1999, Vol. 125, No. 7, pp. 761–764.
5. J. VITKOVSKY, A. SIMPSON, M. LAMBERT: Leak detection and calibration issues using transient and genetic algorithms. Journal of Water Resources Planning and Management 2000, Vol. 126, No. 4, pp. 262–265.
6. S. SPERUDA, R. RADECKI: Ekonomiczny poziom wycieków – modelowanie strat w sieciach wodociągowych. Translator s.c., Warszawa 2003.
7. R. PUUST, Z. KAPELAN, D. SAVIC, T. KOPPEL: A review of methods for leakage management in pipe networks. Urban Water Journal 2010, Vol. 7, No. 1, pp. 25–45.
8. R. PUUST, Z. KAPELAN, D. SAVIC, T. KOPPEL: Probabilistic leak detection in pipe using the SCEM-UA algorithm. Proc. of 8th Annual Water Distribution System Analysis Symposium, Cincinnati (Ohio, USA) 2006, pp. 1–12.
9. B. KARNEY, D. KHANI, M. R. HALFAWY, O. HUNAIDI: A simulation study on using in verse transient analysis for leak detection in water distribution networks. Proc. of the International Stormwater and Urban Water Systems Modeling Conference, Toronto (Ontario) 2008, pp. 1–21.
10. Prowadzenie przez gminy zbiorowego zaopatrzenia w wodę i odprowadzania ścieków. Informacja o wynikach kontroli. Najwyższa Izba Kontroli, raport nr 128/2011/P/10/140/LKI, Warszawa 2011.
11. WRc. Water Industry: Managing Leakage 2011 (10/WM/08/42) Water Services Association, Water Companies Association, UKWIR, UK 1994, 2011.
12. A.F. COLOMBO, P. LEE, B.W. KARNEY: A selective literature review of transient-based leak detection methods. Journal of Hydro-environment Research 2009, Vol. 2, pp. 212–227.
13. J. THORTON, R. STURM, G. KUNKEL: Water Loss Control. McGraw Hill, 2008.
14. J.A. LIGGETT, L.C. CHEN: Inverse transient analysis in pipe networks. Journal of Hydraulic Engineering 1994, Vol. 120, No. 8, pp. 934–955.
15. Z.S. KAPELAN, D. SAVIC, G. WALTER: A hybrid inverse transient model for leakage detection and roughness calibration in pipe networks. Journal of Hydraulic Research 2003, Vol. 41, No. 5, pp. 481–492.
16. A. HAGHIGHI, D. COVAS, H. RAMOS: Direct backward transient analysis for leak detection in pressurized pipelines: from theory to real application. Journal of Water Supply: Research and Technology – AQUA 2012, Vol. 61, No. 3, pp. 189–200.
17. A.K. SOARES, D.I.C. COVAS, L.F.R. REIS: Analysis of PVC pipe-wall viscoelasticity during water hammer. Journal of Hydraulic Engineering 2008, Vol. 134, No. 9, pp. 1389–1394.
18. J.P. VITKOVSKY, A.R. SIMPSON, M.F. LAMBERT: Leak detection and calibration issues using transient and genetic algorithms. Journal of Water Resources Planning and Management 2000, Vol. 126, No. 4, pp. 262–265.
19. D.E. GOLDBERG: Algorytmy genetyczne i ich zastosowania. WNT, Warszawa 1998.
20. Z.Y. WU, P. SAGE, D. TURTLE: Pressure-dependent leak detection model and its application to a district water system. Journal of Water Resources Planning and Management 2010, Vol. 136, No. 1, pp. 116–128.
21. Z.S. KAPELAN, D. SAVIC, G. WALTER: Optimal sampling design methodologies for WDS model calibration. Journal of Hydraulic Engineering 2005, Vol. 131, No. 1, pp. 190–200.
22. P.J. LEE, J.P. VITKOVSKY, M.F. LAMBERT, A.R. SIMPSON, J.A. LIGGETT: Frequency domain analysis for detecting pipeline leaks. Journal of Hydraulic Engineering 2005, Vol. 131, No. 7, pp. 596–604.
23. J.P. VITKOVSKY, M.F. LAMBERT, A.R. SIMPSON, J.A. LIGGETT: Experimental observation and analysis of inverse transients for pipeline leak detection. Journal of Water Resources Planning and Management 2007, Vol. 133, No. 6, pp. 519–530.
24. A.K. SOARES, D.I.C. COVAS, L.F.R. REIS: Leak detection by inverse transient analysis in an experimental PVC pipe system. Journal of Hydroinformatics 2011, Vol. 13, No. 2, pp. 153–166.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-37daa4c5-6d82-431a-9cda-3ff8fd272a88